Алкоголь имеет довольно много названий. В химии он называется «этиловый спирт» или «этанол». Суффикс «-ол» означает что это спирт, образованный от этана. Его так же называют «винным спиртом» или просто «спиртом». Название «алкоголь» произошло от арабского «аль-кухуль», что означает мелкий порошок. Потом это название перекочевало в латынь, где сначала обозначало дистиллированную воду, а потом дистиллят вообще. Название «винный спирт» происходит от латинского «spiritus vini», что переводится как «дух вина». В этой статье мы рассмотрим основные свойства и характеристики алкоголя, а так же его влияние на человека.
Температура кипения чистого (абсолютированного, т.е. 100%) этанола 78,4 °C.
Этиловый спирт очень гигроскопичен, то есть поглощает влагу из воздуха, а так же из биологических тканей (этим обусловлено его противомикробное действие, так как он буквально высушивает микроорганизмы).
Чистый спирт в повседневной жизни практически не встречается, так как обычной перегонкой и ректификацией невозможно получить водно-спиртовую смесь с содержанием спирта по массе выше 95,57%. Если вам кто-то заявит, что у него был спирт выше этого значения — не верьте, так как для получения более высоких значений содержания спирта требуются специальные методы. В пищевой промышленности такие методы не применяются, это возможно только в специальных лабораториях с определенным оборудованием.
Алкоголь является хорошим растворителем для огромного количества органических и некоторых неорганических веществ. С обычной водой этиловый спирт может смешиваться в любом отношении. Примечательно, что если вы смешаете 100 миллилитров спирта и 100 миллилитров воды, то вы не получите 200 миллилитров смеси. Получится меньше — примерно 190 миллилитров водно-спиртового раствора. При смешивании спирта и воды происходит сжатие смеси (контракция) и выделение тепла. Степень сжатия зависит от концентрации спирта.
Вообще, водно-спиртовые растворы ведут себя по-разному в зависимости от процентного содержания спирта, и их свойства очень сложны и могут меняться нелинейно. Есть распространенный «фейк», что Дмитрий Иванович Менделеев изобрел водку. Это не так, он занимался водно-спиртовыми растворами, изучал их свойства при разных концентрациях спирта, но к изобретению водки его научная работа не имела никакого отношения.
Спиртовое брожение знакомо людям с древнейших веков. К примеру, виноград содержит все, что для этого нужно. Ягоды винограда содержат сахаристые вещества: фруктозу и глюкозу, а на кожице всегда присутствуют естественные (дикие) дрожжи. Достаточно раздавить ягоды и создать необходимые температурные условия, чтобы началось спиртовое брожение. При этом дрожжи будут поглощать сахара и выделять этиловый спирт и углекислый газ.
При брожении спирт, по мере увеличения концентрации, начинает угнетать дрожжи, поэтому получить естественным брожением его высокое содержание в растворе (в среднем до 12%, но не выше 15%) нельзя. Боле высокие концентрации алкоголя получают путем перегонки и ректификации. Данные процессы базируются на том, что у различных веществ неодинаковая температура кипения. Создав определенные условия, можно разделить (ректифицировать) вещества по температуре кипения с довольно высокой степенью очистки.
Спирт с помощью брожения можно получить из любого сырья, которое содержит углеводы или крахмал. Дрожжи не могут потреблять крахмал (смесь полисахаридов), поэтому его предварительно нужно подвергнуть ферментации, то есть расщеплению до усвояемых (сбраживаемых) сахаров (моно- и дисахаридов).
При получении этилового спирта из биологического сырья на спиртзаводах различают следующие стадии производства:
В результате вышеперечисленных операций получают на выходе этиловый спирт-ректификат с различной степенью очистки. Отходами при производстве спирта являются:
Наряду с технологиями получения этилового спирта из различного биологического сырья в промышленности применяют метод получения этанола из химического сырья, а именно этилена.
Присоединение молекул воды к этилену проводят при помощи высокой температуры и давления с применением кислотных катализаторов. В настоящее время в большинстве стран именно этим способом производится основное количество этанола.
В биохимических, исследовательских, санитарно-гигиенических лабораториях и в химико-фармацевтических предприятиях этанол исполняет роль одного из самых популярных растворителей и реагентов.
В индустрии питания винный спирт применяется естественный, так и дополнительный ингредиент алкогольных напитков, — и не только их. Вдобавок, он необходим для растворения пищевых ароматизаторов (различные эссенции).
В здравоохранении и фармакологии этиловый спирт приносит свою пользу: как антисептическое средство (противомикробное) при лечении начальных стадий некоторых заболеваний, растворитель или экстрагент, осушитель, консервант (при изготовлении анатомических препаратов), антидот (например, при отравлении метанолом), согревающее (компрессы) и охлаждающее (при лихорадках) средство.
Интересен тот факт, что свои противомикробные свойства наилучшим образом водно-спиртовой раствор проявляет при содержании этанола 70%, поэтому чаще всего медицинский спирт можно встретить именно в этой концентрации.
Благодаря своим свойствам расширятся или сжиматься при температурном воздействии, используют этанол и для производства спиртовых термометров. Особенно актуально применение этих термометров там, где нельзя использовать ртутные термометры (их случайное повреждение опасно тем, что ртуть может попасть в человеческий организм).
В современной химической индустрии этанол является важным компонентом для производства таких продуктов как: синтетический каучук, уксусный альдегид (ацетальдегид), хлороформ (трихлорметан), уксусная кислота, этилен (этен), этиловый эфир этановой кислоты (этилацетат), тетраэтилсвинец (присадка к моторному топливу) и др. В изготовлении лаков и красок его масштабно используют в качестве растворителя.
Вследствие горючих свойств он также пользуется как топливное вещество. Еще в позапрошлом веке Генри Форд сделал первое транспортное средство, в двигателе которого роль горючего исполнял этанол. В современной Бразилии производство спирта из сахарного тростника дешевле производства бензина, поэтому там он получил широчайшее применение в качестве автотоплива. В США так же ежегодно увеличивается производство топливного этанола, и на текущее время они являются лидерами в этой области.
Этиловый спирт также входит в состав самых разных чистящих и моющих веществ в быту и автохимии (различные полироли), в особенности это относится к средствам по уходу за стеклом, в т. ч. как "незамерзайка" в автомобилях в зимний период, так как водно-спиртовая смесь не замерзает при минусовой температуре. По этой же причине спирт раньше использовался в авиации как противообледенительная жидкость.
В парфюмерии он пользуется главным образом как растворитель для разнообразных душистых материалов.
Благодаря исторически сложившимся традициям, алкоголь не признан во всем мире наркотическим веществом, но обладает выраженным токсическим и наркотическим действием. Например, алкоголь не включен в международный перечень контролируемых веществ согласно конвенции ООН 1988 года. Однако, в СССР это признавали в ГОСТ 18300-72. Там указано, что этиловый спирт относится к сильнодействующим наркотикам.
В современных государственных стандартах указывается только, что спирт обладает наркотическим действием (ГОСТ Р 52574—2006). Употребление этанола в любых напитках может вызвать такие характерные симптомы наркотического опьянения и/или наркомании как:
После употребления напитков содержащих алкоголь, через желудок этиловый спирт путем диффузии поступает в кровь человека и разносится по всем органам. Далее спирт расщепляется под действием специального фермента вырабатываемого печенью (алкогольдегидрогеназы) до ацетальдегида.
Ацетальдегид является более токсичным веществом чем этиловый спирт. Ученые доказали, что ацетальдегид является канцерогенном и может повреждать ДНК.
По отношению к алкоголю можно условно разделить людей на три категории:
В таблице ниже перечислены системы и органы человека которые могут пострадать от употребления алкоголя, и этот список не полный.
Свойства этилового спирта
Этиловый спирт — это бесцветная, прозрачная, летучая и легкоподвижная жидкость в нормальных условиях. Он имеет определенный запах и жгучий вкус. Этанол легче воды примерно на 20% и его плотность 0,79 г/см3.Температура кипения чистого (абсолютированного, т.е. 100%) этанола 78,4 °C.
Этиловый спирт очень гигроскопичен, то есть поглощает влагу из воздуха, а так же из биологических тканей (этим обусловлено его противомикробное действие, так как он буквально высушивает микроорганизмы).
Чистый спирт в повседневной жизни практически не встречается, так как обычной перегонкой и ректификацией невозможно получить водно-спиртовую смесь с содержанием спирта по массе выше 95,57%. Если вам кто-то заявит, что у него был спирт выше этого значения — не верьте, так как для получения более высоких значений содержания спирта требуются специальные методы. В пищевой промышленности такие методы не применяются, это возможно только в специальных лабораториях с определенным оборудованием.
Алкоголь является хорошим растворителем для огромного количества органических и некоторых неорганических веществ. С обычной водой этиловый спирт может смешиваться в любом отношении. Примечательно, что если вы смешаете 100 миллилитров спирта и 100 миллилитров воды, то вы не получите 200 миллилитров смеси. Получится меньше — примерно 190 миллилитров водно-спиртового раствора. При смешивании спирта и воды происходит сжатие смеси (контракция) и выделение тепла. Степень сжатия зависит от концентрации спирта.
Вообще, водно-спиртовые растворы ведут себя по-разному в зависимости от процентного содержания спирта, и их свойства очень сложны и могут меняться нелинейно. Есть распространенный «фейк», что Дмитрий Иванович Менделеев изобрел водку. Это не так, он занимался водно-спиртовыми растворами, изучал их свойства при разных концентрациях спирта, но к изобретению водки его научная работа не имела никакого отношения.
В химии этанол обозначается формулой C2H5OH. Существование в молекуле алкоголя гидроксогруппы (-OH) несомненно подтверждает то, что одноатомный этиловый спирт считается органическим основанием, вследствие этого с кислотами он способен создавать эфиры. В организме человека с помощью специфического набора ферментов вырабатываемых печенью алкоголь расщепляется сначала до уксусного альдегида, а затем до уксусной кислоты.
Как получают винный спирт
Винный спирт получают натуральным путем в основном через спиртовое брожение, но имеется и синтетический метод получения спирта гидратацией (присоединение молекул воды) этилена.Спиртовое брожение знакомо людям с древнейших веков. К примеру, виноград содержит все, что для этого нужно. Ягоды винограда содержат сахаристые вещества: фруктозу и глюкозу, а на кожице всегда присутствуют естественные (дикие) дрожжи. Достаточно раздавить ягоды и создать необходимые температурные условия, чтобы началось спиртовое брожение. При этом дрожжи будут поглощать сахара и выделять этиловый спирт и углекислый газ.
При брожении спирт, по мере увеличения концентрации, начинает угнетать дрожжи, поэтому получить естественным брожением его высокое содержание в растворе (в среднем до 12%, но не выше 15%) нельзя. Боле высокие концентрации алкоголя получают путем перегонки и ректификации. Данные процессы базируются на том, что у различных веществ неодинаковая температура кипения. Создав определенные условия, можно разделить (ректифицировать) вещества по температуре кипения с довольно высокой степенью очистки.
Спирт с помощью брожения можно получить из любого сырья, которое содержит углеводы или крахмал. Дрожжи не могут потреблять крахмал (смесь полисахаридов), поэтому его предварительно нужно подвергнуть ферментации, то есть расщеплению до усвояемых (сбраживаемых) сахаров (моно- и дисахаридов).
При получении этилового спирта из биологического сырья на спиртзаводах различают следующие стадии производства:
- Подготовка сырья, в котором имеется крахмал и углеводы: различные зерновые культуры, кукуруза, картофель, сахарная свёкла, сахарный тростник и т. д.;
- Расщепление крахмала до сбраживаемых углеводов (глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза и другие моно- и дисахариды) с помощью ферментных препаратов. Они «разрезают» длинную молекулу крахмала на короткие участки, которые и являются сахаристыми веществами.
- Сбраживание водных растворов сахаристых веществ дрожжами. В результате в браге накапливается спирт, и уменьшается количество углеводов.
- Перегонка и ректификация осуществляется с помощью специального оборудования — брагоректификационных колон.
В результате вышеперечисленных операций получают на выходе этиловый спирт-ректификат с различной степенью очистки. Отходами при производстве спирта являются:
- Барда (очищенная от спиртов и остальных летучих субстанций брага);
- Сивушные спирты и масла (вещества с большей чем у спирта температурой кипения, в просторечии называются как "хвост", "хвосты" или "сивуха");
- Эфиро-альдегидная фракция (вещества с меньшей температурой кипения чем у спирта, в спиртовой промышленности называется сокращенно ЭАФ, в просторечии "голова" или "головы");
- Углекислый газ (чаще всего собирается для дальнейшего использования в других отраслях).
Наряду с технологиями получения этилового спирта из различного биологического сырья в промышленности применяют метод получения этанола из химического сырья, а именно этилена.
Присоединение молекул воды к этилену проводят при помощи высокой температуры и давления с применением кислотных катализаторов. В настоящее время в большинстве стран именно этим способом производится основное количество этанола.
Где применяют этанол
Этиловый спирт достаточно широко применяют во многих областях и отраслях производства уже много лет: в качестве сырья или дополнительного материала он востребован в более ста пятидесяти различных производствах.В биохимических, исследовательских, санитарно-гигиенических лабораториях и в химико-фармацевтических предприятиях этанол исполняет роль одного из самых популярных растворителей и реагентов.
В индустрии питания винный спирт применяется естественный, так и дополнительный ингредиент алкогольных напитков, — и не только их. Вдобавок, он необходим для растворения пищевых ароматизаторов (различные эссенции).
В здравоохранении и фармакологии этиловый спирт приносит свою пользу: как антисептическое средство (противомикробное) при лечении начальных стадий некоторых заболеваний, растворитель или экстрагент, осушитель, консервант (при изготовлении анатомических препаратов), антидот (например, при отравлении метанолом), согревающее (компрессы) и охлаждающее (при лихорадках) средство.
Интересен тот факт, что свои противомикробные свойства наилучшим образом водно-спиртовой раствор проявляет при содержании этанола 70%, поэтому чаще всего медицинский спирт можно встретить именно в этой концентрации.
Благодаря своим свойствам расширятся или сжиматься при температурном воздействии, используют этанол и для производства спиртовых термометров. Особенно актуально применение этих термометров там, где нельзя использовать ртутные термометры (их случайное повреждение опасно тем, что ртуть может попасть в человеческий организм).
В современной химической индустрии этанол является важным компонентом для производства таких продуктов как: синтетический каучук, уксусный альдегид (ацетальдегид), хлороформ (трихлорметан), уксусная кислота, этилен (этен), этиловый эфир этановой кислоты (этилацетат), тетраэтилсвинец (присадка к моторному топливу) и др. В изготовлении лаков и красок его масштабно используют в качестве растворителя.
Вследствие горючих свойств он также пользуется как топливное вещество. Еще в позапрошлом веке Генри Форд сделал первое транспортное средство, в двигателе которого роль горючего исполнял этанол. В современной Бразилии производство спирта из сахарного тростника дешевле производства бензина, поэтому там он получил широчайшее применение в качестве автотоплива. В США так же ежегодно увеличивается производство топливного этанола, и на текущее время они являются лидерами в этой области.
Этиловый спирт также входит в состав самых разных чистящих и моющих веществ в быту и автохимии (различные полироли), в особенности это относится к средствам по уходу за стеклом, в т. ч. как "незамерзайка" в автомобилях в зимний период, так как водно-спиртовая смесь не замерзает при минусовой температуре. По этой же причине спирт раньше использовался в авиации как противообледенительная жидкость.
В парфюмерии он пользуется главным образом как растворитель для разнообразных душистых материалов.
Можно ли пить алкоголь и сколько
Как ни странно, но алкоголь присутствует практически у всех людей, даже у никогда не употреблявших алкогольные напитки. Этиловый спирт является побочным продуктом при усвоении организмом глюкозы. В этом случае его содержание в крови может достигать 0,03—0,04%. Алкоголь содержится в напитках, которые официально не признаются алкогольными: квас, различные кисло-молочные напитки, безалкогольное пиво. Содержание спирта в них ничтожно мало, но при определенных условиях хранения оно может вырасти, и достигать уже существенных значений (до 4,5 %), что будет сопоставимо с его концентрацией в обычном пиве.Благодаря исторически сложившимся традициям, алкоголь не признан во всем мире наркотическим веществом, но обладает выраженным токсическим и наркотическим действием. Например, алкоголь не включен в международный перечень контролируемых веществ согласно конвенции ООН 1988 года. Однако, в СССР это признавали в ГОСТ 18300-72. Там указано, что этиловый спирт относится к сильнодействующим наркотикам.
В современных государственных стандартах указывается только, что спирт обладает наркотическим действием (ГОСТ Р 52574—2006). Употребление этанола в любых напитках может вызвать такие характерные симптомы наркотического опьянения и/или наркомании как:
- возбуждение и угнетение функций центральной нервной системы;
- ступор и кома;
- наркозное действие и нечувствительность к боли;
- привыкание;
- синдром отмены или алкогольный абстинентный синдром;
- депрессии и панические атаки.
Алкоголь обладает седативным или снотворным действием со свойствами аналогичным свойствам барбитуратов. Этот его эффект в зависимости от дозировки может проявляется от стадии легкой сонливости до стадии наркоза, вплоть до смертельного исхода. Смертельной дозой алкоголя в зависимости от состояния здоровья считается употребление от 4 до 12 граммов этилового спирта на килограмм массы человека. Простые расчеты показывают, что одного литра водки содержащего 40% спирта (около 400 грамм чистого этанола) достаточно для того, чтобы убить человека весом 100 кг. Что уже говорить о людях, чей вес значительно меньше.
После употребления напитков содержащих алкоголь, через желудок этиловый спирт путем диффузии поступает в кровь человека и разносится по всем органам. Далее спирт расщепляется под действием специального фермента вырабатываемого печенью (алкогольдегидрогеназы) до ацетальдегида.
Ацетальдегид является более токсичным веществом чем этиловый спирт. Ученые доказали, что ацетальдегид является канцерогенном и может повреждать ДНК.
По отношению к алкоголю можно условно разделить людей на три категории:
- Не употребляющие алкоголь вообще. Им это неинтересно, они ведут здоровый образ жизни, и у них другие приоритеты.
- Умеренно пьющие. Они могут контролировать количество выпитого, не пьют в одиночестве, дозы потребляемого алкоголя не растут. У них нет алкогольной зависимости и небольшое количество спиртного им не повредит. Безопасное количество алкоголя для того или иного человека зависит от множества факторов: пол, вес, состояние здоровья, национальность (у многих народностей есть проблемы с переработкой этанола в организме). Для этой категории безопасными объемами выпитого алкоголя считаются: две стандартные дозы для мужчин и одна для женщин. Стандартная доза алкоголя соответствует примерно 15 граммам чистого (96 %) этанола. Если перевести стандартную дозу на наиболее популярные алкогольные напитки, то в это будет 30 миллилитров водки или коньяка, 100 миллилитров вина или 330 миллилитров пива. На картинке ниже показано безопасное количество того или иного алкогольного напитка для здоровых мужчин и женщин.
- Люди, страдающие алкогольной зависимостью. Им нужно срочно прекращать употребление алкогольных напитков, так как алкоголизм прогрессирующее заболевание с тяжелыми для организма последствиями, и он неизлечим. Алкоголизм, как болезнь подразделяется на стадии. Но даже если у вас только «первые звоночки» зависимости от спиртных напитков, то это не значит, что вы сможете всегда контролировать количество выпитого. Постепенно ситуация будет только ухудшаться и приводить к еще большей алкогольной зависимости, избавиться от которой будет все сложнее и сложнее. Поэтому, только полный отказ от спиртного может спасти ваши здоровье и жизнь.
В таблице ниже перечислены системы и органы человека которые могут пострадать от употребления алкоголя, и этот список не полный.
| Органы и системы органов человека | Заболевания, вызванные употреблением алкоголя |
| Нервная | Деменция (слабоумие), алкогольный Корсаковский психоз, депрессия, панические атаки, болезнь Вернике, бессонница, апатия, астения, алкогольный делирий (белая горячка), полинейропатия. |
| Органы чувств | Ухудшение зрения и слуха, ослабление чувствительности обонятельных, вкусовых и тактильных рецепторов. |
| Эндокринная | Истощение органов эндокринной системы приводящее к их различным патологиям. |
| Половая | Эректильная дисфункция у мужчин, бесплодие как у мужчин, так и у женщин. |
| Кожа | Отеки, красные пятна, высыпания, зуд и шелушение. |
| Пищеварительная | Болезни печени (стеатоз, гепатит, фиброз, цирроз), панкреатит, гастрит, язва желудка, онкологические заболевания органов. |
| Мочевыделительная | Пиелонефрит, почечная недостаточность, тромбоз, почечные колики, камни в почках, опущение почек, воспаление мочевого пузыря, недержание мочи, онкологические заболевания. |
| Дыхательная | Обструкция бронхов, воспалительные процессы легочной ткани, эмфизема легких, туберкулез (эти болезни возникают на фоне общего снижения иммунитета). |
| Кровеносная | Гипертония (артериальная гипертензия), гиперлипидемия, алкогольная кардиомиопатия, мерцательная аритмия, ишемическая болезнь сердца, тахикардия, анемия, инсульт. |
| Лимфатическая | Снижение защитных свойств лимфы из-за обезвоживания и токсического действия алкоголя. |
| Опорно-двигательная | Артрит, артроз, остеохондроз, остеопороз, алкогольная миопатия и другие. |
